打开/关闭菜单
打开/关闭外观设置菜单
打开/关闭个人菜单
未登录
未登录用户的IP地址会在进行任意编辑后公开展示。

无穷基数的平方等于自身

来自Googology Wiki

定理

对任意序数 α,有 α×α=α

证明

我们如下定义 Ord2 上的良序

(α,β)<(γ,δ)max{α,β}<max{γ,δ}(max{α,β}=max{γ,δ}α<γ)(max{α,β}=max{γ,δ}α=γβ<δ)

可以证明,这个序是一个良序.

我们令 Γ(α,β) 表示集合 {(γ,δ)Ord2(γ,δ)<(α,β)} 的序型.可以证明,Γ:Ord2Ord 保序且一对一.

下面用 Γ[α×β] 表示 {Γ(γ,δ)(γ,δ)α×β},即集合 α×βΓ 下的像集.

注意到 Γ[ωα×ωα]=Γ(0,ωα)ωα,以及 Γ[ω×ω]=ω(取对角线计数).

我们要证 α×α=α,只需证 Γ[ωα×ωα]=ωα

使用反证法.令 α 是使得 ωα<Γ[ωα×ωα] 的最小序数,则存在 β,γ<ωα 使得 Γ(β,γ)=ωα

那么我们取 δ 满足 max{β,γ}<δ<ωα,则 ωα=Γ(β,γ)Γ[δ×δ]

取上式两侧的基数,得到 α<|δ×δ|

因为 δ>max{β,γ}ω,所以可设 δ 的基数为 ξ,其中 ξ<α

我们刚才设 α 是使得 ωα<Γ(ωα×ωα) 的最小序数,所以 ωξ=Γ[ωξ×ωξ],即 ξ=ξ×ξ

所以 |δ×δ|=|δ|×|δ|=ξ×ξ=ξ<α,矛盾.

因此,对任意序数 α,都有 α×α=α